Produção de Vitaminas
Acadêmicos: Fernando Alves
Guilherme Takeshi
Marcelo Magno Teixeira
Rodrigo Zunta
Introdução
•Vitamina:▫Casimir Funk (1912);
Vitaminas (aminas vitais / aminas da vida); Todas vitaminas Aminas.
Introdução
•Vitaminas:▫Compostos orgânicos;
▫Ingestão;
▫Presentes nos alimentos;
▫Fundamentais para o correto metabolismo.
Introdução•Vitaminas:
▫Ausência: Hipovitaminose / Avitaminose;
Alterações bioquímicas; Alterações funcionais;
▫Excesso: Hipervitaminose.
Introdução•Vitaminas:
▫Dois principais gruposHidrossolúveis
Lipossolúveis
Introdução
•Vitaminas Lipossolúveis:▫Solúveis em lipídios;
▫Absorção Presença de bílis e suco pancreático;
▫Transportadas pelo sistema linfático;
▫Acumulas nos tecidos.
Vitamina A
Introdução•Principais vitaminas lipossolúveis:
Vitamina A
Vitamina D
Vitamina E
Vitamina K
Introdução•Vitaminas Hidrossolúveis:
▫Solúveis em água;
▫Absorvidas pelo intestino;
▫Transportadas pelos sistema circulatório;
▫Não são acumuladas;
▫Sensíveis à temperatura.
Introdução•Principais vitaminas hidrossolúveis:
Complexo B
Vitamina C
B1 - TiaminaB2 -RiboflavinaB3 - NiacinaB5 - DexpantenolB6 - PirodoxinaB7 - BiotinaB9 - Ácido fólicoB12 - Cianocobalamina
Produção•Produção de vitaminas:
▫Extração de alimentos
▫FermentaçãoB2 - Riboflavina
B12 - CianocobalaminasC - Ácido Ascórbico
Produção•Vitamina B12 :
▫Sólido cristalino;
▫Coloração avermelhada;
▫Inodoro;
▫Insípido;
▫Higroscópica;
▫Muito solúvel em água.
Produção
•Vitamina B12
▫Microorganismos: Propionibacterium shermanii; Pseudomonas denitrificans;
Produção•Vitamina B12
▫Propionibacterium shermanii
▫Rendimento (30 – 40 g/L)
▫Processo divido em duas etapas:
Crescimento do MO
Produção de Vitamina
Produção•Vitamina B12
▫Fluxograma
I II III IV V
I - LaboratórioII - Pré fermentaçãoIII - FermentaçãoIV - SeparaçãoV - Acabamento
Produção•Laboratório:
▫Elaboração de meio de cultura: Triptona 10g/L; Extrato de levedura 10 g/L; Suco de tomate filtrado 200 g/L; pH 7,2.
Produção
•Laboratório:▫Incubação:
4 dias; T 30°C.
Produção• Laboratório:
▫Multiplicação do MO;
▫Procedimento: 400 mL de mosto;
Erlenmeyers de 2 L;
Tempo 48 horas;
T 30°C;
Sem agitação.
Produção• Pré fermentação:
▫ Multiplicação do MO:
▫ Pequenas dornas / “Germinadores”;
▫ Procedimento:
10 L de mosto;
Germinadores de aço inox de 30 L;
Água de milho 20 g/L;
Glicose 90 g/L;
pH 6,5.
Produção•Pré fermentação:
▫Procedimento: Tempo 24 horas; T 30°C; Sem agitação;
Correção do pH NH4OH.
Produção• Fermentação:
▫ Produção da vitamina;
▫ Grandes dornas / Fermentadores;
▫ Procedimento:
340 L de mosto;
Fermentadores de aço inox de 500 L;
Água de milho 20g/L;
Glicose 100g/L;
CoCl2.6H2O ;
pH 7,0.
Produção•Fermentação:
▫Procedimento:
Tempo 80 horas
T 30 °C
Sem aeração
Pequena agitação
1ª Fase
Tempo 88 horas
T 30 °C
Pequena aeração
Agitação
2ª Fase
Produção•Separação:
▫Centrifugação do substrato fermentado: Obtenção de sólidos;
▫Lavagem com H20 + H2S04: T 100°C; Obtenção de vitaminas em fase líquida.
Produção
•Acabamento:▫Secagem a vácuo / Spray-dryer
Produção• Vitamina C
▫Sólido cristalino;
▫Coloração esbranquiçada;
▫Inodoro;
▫Sabor ácido;
▫Solúvel em H2O;
▫Sensível à luz;
▫Resistente ao calor.
Produção•Vitamina C
▫Microorganismos: Acetobacter suboxydans; Gluconobacter oxydans
Produção•Vitamina C
▫Acetobacter suboxydans;
▫Dois tipos de processo:
Processo ReichsteinProcesso de Fermentação dupla
Produção• Processo Reichstein;
▫ Desenvolvido por Tadeus Reichstein;
▫ Reino Unido - 1933;
▫ Principal processo de produção;
▫ Patente vendida p/ Hoffmann-La Roche;
▫ Utilizado por:
Basf;
Takeda;
Roche.
Produção•Processo de produção
1
2
3
4
5
6
Produção•Processo de produção
1
2
3
4
5
6
Produção• Etapa 1:
▫ Hidrogenação;
▫ D-Glicose D-Sorbitol;
▫ Reação orgânica;
▫ Catálise Ni;
▫ Condições:
Tempo : 2 horas;
Pressão : 80 – 125 atm;
Temperatura : 145°C.
Produção•Etapa 1:
Produção•Processo de produção
1
2
3
4
5
6
Produção• Etapa 2:
▫ Fermentação;
▫ D-Sorbitol L-Sorbose;
▫ Uso de MO;
▫ Condições:
Tempo : 24 horas;
Pressão : 2 atm;
Temperatura : 30°C;
pH : 5.
Produção•Etapa 2
Produção•Processo de produção
1
2
3
4
5
6
Produção• Etapa 3
▫ Acetonização;
▫ L-Sorbose Diacetona-L-Sorbose;
▫ Adição:
Acetona + H2SO4;
Proteção das –OH;
▫ Condições:
Tempo : 24 horas;
Temperatura : 30 °C;
Pressão : 1 atm.
Produção•Etapa 3
Produção•Processo de produção
1
2
3
4
5
6
Produção• Etapa 4
▫ Oxidação;
▫ Diacetona-L-Sorbose Ácido 2-Ceto-L-Gulônico;
▫ Presença de KMnO4 / Pd ;
▫ Condições:
Tempo : 6 horas;
Temperatura : 50 °C;
Pressão : -;
pH : 7
Produção•Etapa 4
Produção•Processo de produção
1
2
3
4
5
6
Produção•Etapa 5
▫Esterificação;
▫Ácido 2-Ceto-L-Gulônico Vitamina C Bruta;
▫Adição: Metanol + HCl;
▫Condições Não encontradas.
Produção•Processo de produção
1
2
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4
5
6
Produção• Etapa 6
▫Separação / Isolamento;▫Vitamina C Bruta Vitamina C (Ác. Ascórbico);▫Aquecimento p/ retirada de água;
Evaporação; Destilação
▫Adição: Etanol;
▫ Condições: Tempo : 2 horas; Temperatura : 100°C; pH : 2.
Produção•Etapa 6
Produção• Processo de fermentação dupla
▫ Processo desenvolvido na China;
▫ Considerado mais barato:
Menor uso:
Solventes tóxicos;
Reagentes;
▫ Utilizado por:
Basf;
Merck;
Adm.
Produção•Processo de produção
D-Sorbitol
L-Sorbose
2-A-C-G
Vitamina Bruta
D-Glicose
Vitamina C
1
2
3
4
5
Produção•Processo de produção
D-Sorbitol
L-Sorbose
2-A-C-G
Vitamina Bruta
D-Glicose
Vitamina C
1
2
3
4
5
Produção• Etapa 1:
▫Hidrogenação;
▫D-Glicose D-Sorbitol;
▫Reação orgânica;
▫Catálise Ni;
▫Condições: Tempo : 2 horas;
Pressão : 80 – 125 atm;
Temperatura : 145°C.
Produção•Etapa 1:
Produção•Processo de produção
D-Sorbitol
L-Sorbose
2-A-C-G
Vitamina Bruta
D-Glicose
Vitamina C
1
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3
4
5
Produção• Etapa 2 :
▫1ª Fermentação;
▫D-Sorbitol L-Sorbose;
▫Uso de MO;
▫Condições: Tempo : 24 horas;
Pressão : 2 atm;
Temperatura : 30°C;
pH : 5.
Produção•Etapa 2
Produção•Processo de produção
D-Sorbitol
L-Sorbose
2-A-C-G
Vitamina Bruta
D-Glicose
Vitamina C
1
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5
Produção• Etapa 3:
▫2ª Fermetação;
▫L-Sorbose Ácido 2-Ceto-L-Gulônico;
▫Substitui as reações utilizadas no processo
Reichstein;
▫Uso MO (mesmo da 1ª fermentação);
▫Condições: Não encontradas.
Produção•Processo de produção
D-Sorbitol
L-Sorbose
2-Ácido-Ceto-L-Gulônico
Vitamina Bruta
D-Glicose
Vitamina C
1
2
3
4
5
Produção•Etapa 4
▫Esterificação;
▫Ácido 2-Ceto-L-Gulônico Vitamina C Bruta;
▫Adição: Metanol + HCl;
▫Condições Não encontradas.
Produção•Processo de produção
D-Sorbitol
L-Sorbose
2-Ácido-Ceto-L-Gulônico
Vitamina Bruta
D-Glicose
Vitamina C
1
2
3
4
5
Produção• Etapa 5
▫Separação / Isolamento;▫Vitamina C Bruta Vitamina C (Ác. Ascórbico);▫Aquecimento p/ retirada de água;
Evaporação; Destilação
▫Adição: Etanol;
▫ Condições: Tempo : 2 horas; Temperatura : 100°C; pH : 2
Produção•Etapa 5
Vitamina A
•C20H30O;
•Massa molar: 286,45 g/mol
•Ponto de fusão: 62°C
•Ponto de ebulição: 120°C
Vitamina A•Lipossolúvel;
•Ocorrência
•Forma estrutural
Retinol Fontes animaisCarotenóides Fontes vegetais
Vitamina A•Funções:
▫Funcionalidade da retina;
▫Cornificarão da pele e mucosas;
▫Reforço no sistema imunológico;
▫Formação de ossos, cabelos, unhas;
▫Desenvolvimento embrionário;
▫Combate de radicais livres.
Vitamina A•Carência:
▫Olhos secos , cegueira noturna;
▫Secura da pele, Elasticidade;
▫Diarréias;
▫ formação de glóbulos vermelhos;
▫ olfato e paladar;
▫Aumento de infecções.
Vitamina A
•Causas de deficiência:▫Falha na amamentação;
▫Consumo insuficiente de alimentos com VA.;
▫Baixa ingestão de gordura.
Vitamina A•Excesso:
▫Pele áspera, descamativa
▫Fissuras nos lábios;
▫Dores ósseas e articulares;
▫Queda de cabelo;
▫Aumento de fígado.
Vitamina A•Principais fontes (100g):
▫Fígado de galinha: 11mg;
▫Fígado de gado: 8mg;
▫Cenouras: 1mg;
▫Outros Manteiga; Frutas.
Complexo BB1 - Tiamina
B2 - Riboflavina
B3 - Niacina
B5 - Dexpantenol
B6 - Pirodoxina
B7 - Biotina
B9 - Ácido fólico
B12 - Cianocobalamina
Vitamina B1
•C12H17N4OS;
•Massa molar: 265,95 g/mol;
•Ponto de fusão: 248°C;
•Ponto de ebulição: não encontrado.
Vitamina B1•Hidrossolúvel;
•Tiamina;
•Forma estrutural
Vitamina B1•Funções:
▫Ação no metabolismo energético;
▫Manutenção do sistema nervoso e muscular;
▫Auxilia a absorção de oxigênio pelo cérebro;
Vitamina B1• Carência:
▫Insônia;
▫Irritação;
▫Fadiga;
▫Depressão;
▫“Agulhadas”;
▫Perda de memória;
▫Queimação nos pés.
Vitamina B1•Carência:
▫Beribéri: Principalmente em alcoólatras;
Sintomas:
Perda de pesoDistúrbios emocionaisFraquezaInflamação de nervosRitmo cardíaco irregularInsuficiência cardíaca
Vitamina B1•Carência:
▫Síndrome de Korsakoff: Manifestação neurológica da ausência de
VB1;
Sintomas:
AmnésiaDesorientaçãoApatiaDepressão
Vitamina B1•Causas da deficiência:
▫Excesso: Álcool; Café; Cigarro.
Vitamina B1•Excesso:
▫Hidrossolúveis;
▫Não causam problemas;
▫Excretadas na urina; Urina amarelada.
Vitamina B1•Principais fontes:
▫Carne suína;
▫Cereais;
▫Legumes;
▫Gema de ovo.
Vitamina B2
•C17H20N4O6;
•Massa molar: 373,36 g/mol;
•Ponto de fusão: 290 °C;
•Ponto de ebulição: - °C.
Vitamina B2•Hidrossolúvel;
•Riboflavina / Lactoflavina;
•Forma estrutural
Vitamina B2•Funções:
▫Cicatrizante;
▫Atua na regeneração sanguínea;
▫Auxílio no metabolismo energético;
▫Importante nas rotas metabólicas (FAD).
Vitamina B2•Carência:
▫Dermatite;
▫Inflamações na língua;
▫Fissura nos lábios e na boca;
▫Fotofobia.
Vitamina B2•Causas da deficiência:
▫Dieta pobre em riboflavina;
▫Má absorção intestinal;
▫Exposição a radiação UV.
Vitamina B2•Excesso:
▫Hidrossolúveis;
▫Não causam problemas;
▫Excretadas na urina; Urina amarelada.
Vitamina B2•Principais fontes:
▫Leite;
▫Carnes;
▫Verduras;
▫Ovos.
Referências Bibliográficas• LIMA, U. A.; AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W. – Biotecnologia
Industrial – Processos Fermentativos e Enzimáticos, Vol. 3, Editora Edgard Blücher Ltda, 1ª Ed., 2001.
• http://www.suapesquisa.com/ecologiasaude/tabela_vitaminas.htm
• http://www.abcdasaude.com.br/artigo.php?508
• http://www.copacabanarunners.net/vita.html
• http://www.vitaminas.bayer.pt/scripts/pages/pt/index.php
• http://www.vitaminas.bayer.pt/scripts/pages/pt/vitaminas/vitamina_b1/index.php
• http://www.madehow.com/Volume-3/Vitamin.html
• http://www.enco.ch/ascorbic.htm
• http://www.docstoc.com/docs/28770839/App-42-Production-of-vitamin-C
• http://en.wikipedia.org/wiki/Reichstein_process
• http://bulkactives.com/blog/index.php/tag/reichstein-process/
• http://www.chemmuseum.com/en/ach6.html